KR102053761B1

KR102053761B1 - Ｉｒ필터 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR102053761B1
Application number: KR1020130082397A
Authority: KR
Inventors: 김경진
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2019-12-09
Also published as: KR20150007846A

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈에 입사되는 광으로부터 근적외선을 차단하는 IR(infrared) 필터는 소정의 표면 거칠기를 갖는 제1 영역, 그리고 상기 제1 영역의 가장자리를 둘러싸며, 상기 제1 영역의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 갖는 제2 영역을 포함한다.

Description

ＩＲ필터 및 이를 포함하는 카메라 모듈{IR FILTER AND CAMERA MODULE FOR COMPRISING THE SAME}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IR(Infrared) 필터 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.

스마트폰 및 이에 내장되는 카메라의 기술이 발달함에 따라, 슬림화, 저소비전력, 고해상도 및 경량화 등에 대한 요구가 커지고 있다. 카메라 모듈에 일반적으로 사용되는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서는 적색에 대한 감도가 높아, 이미지가 붉게 구현될 가능성이 크다. 이에 따라, IR 필터를 이용하여 근적외선이 센서에 의해 감지되는 것을 차단할 필요가 있다.

IR 필터의 일 예인 반사형 필터는 유리 기판 상에 고굴절, 저굴절 물질을 다층으로 쌓아 올린 구조이다. 반사형 필터는 카메라 모듈 내에 들어오는 근적외선을 반사시켜 차폐한다.

IR 필터의 다른 예인 흡수형 필터는 700nm 이상의 빛을 선택적으로 흡수하는 흡수체가 첨가된 유리 기판이다. 흡수형 필터는 카메라 모듈 내에 들어오는 근적외선을 흡수시키며, 블루 필터(blue filter) 또는 블루 글라스(blue glass)라고 불릴 수도 있다.

이러한 반사형 필터 또는 흡수형 필터는 유리 기판을 이용하므로, 카메라 모듈에 접착 시에 깨질 우려가 크고, 카메라 모듈과의 접착력이 낮아 공정이 까다로운 문제가 있다. 또한, 접착 공정을 용이하게 하기 위하여 유리 기판의 두께를 0.3mm 이상으로 제작하는 경우, 카메라 모듈의 슬림화 추세에 반하는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 IR 필터 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 데 있다.

상기 제1 영역의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5nm이상이고 1nm이하이며, 상기 제2 영역의 중심선 평균 거칠기가 2nm이상이고 100nm이하일 수 있다.

상기 제2 영역의 폭은 상기 IR 필터의 높이 또는 너비의 10 내지 20%일 수 있다.

상기 IR 필터는 근적외선을 흡수하는 흡수체가 첨가된 유리 기판일 수 있다.

상기 흡수체는 P₂O₅계 물질을 포함할 수 있다.

상기 유리 기판의 두께가 0.3mm 이하일 수 있다.

상기 제2 영역의 표면 거칠기는 코팅 또는 식각을 통하여 형성될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 카메라 모듈은 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판 상에 장착되며, 와이어에 의하여 상기 인쇄회로기판과 연결되는 이미지 센서, 상기 이미지 센서 상에 형성되며, 입사되는 광으로부터 근적외선을 차단하는 IR 필터, 상기 IR 필터 상에 형성되는 렌즈 어셈블리, 그리고 상기 IR 필터 및 상기 렌즈 어셈블리를 내장하며, 지지하는 렌즈 홀더를 포함하고, 상기 IR 필터는 소정의 표면 거칠기를 갖는 제1 영역, 그리고 상기 제1 영역의 가장자리를 둘러싸며, 상기 제1 영역의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 갖는 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 영역에 의하여 상기 렌즈 홀더와 접착된다.

본 발명의 실시예에 따르면, IR 필터와 카메라 모듈 간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 얇은 두께에서도 높은 접착 성능을 얻을 수 있으므로, 카메라 모듈의 슬림화 추세에 대응할 수 있다. 또한, IR 필터와 카메라 모듈 간의 접착 공정에 소요되는 비용 및 시간을 줄일 수 있어, 양산 수율을 높일 수 있다.

도 1은 카메라 모듈의 단면도를 예시한다.
도 2는 이미지 센서의 파장대별 감도를 나타낸다.
도 3은 일반적인 IR 필터의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 IR 필터의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 IR 필터의 단면도이다.
도 6은 제2 영역을 확대한 사진이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 카메라 모듈의 단면도를 예시한다.

도 1을 참조하면, 카메라 모듈(100)은 인쇄회로기판(110), 이미지 센서(120), IR 필터(130), 렌즈 어셈블리(140) 및 렌즈 홀더(150)를 포함한다.

인쇄회로기판(110) 상에 이미지 센서(120)가 장착되며, 이미지 센서(120)는 와이어(wire, 112)에 의하여 인쇄회로기판(110)과 연결된다. 이미지 센서(120)는, 예를 들면 CCD(Charge-Coupled Device) 또는 CMOS 센서일 수 있다.

이미지 센서(120) 상에는 IR 필터(130)가 형성된다. IR 필터(130)는 카메라 모듈(100) 내에 입사되는 광으로부터 근적외선, 예를 들면 파장이 700nm 내지 1100nm 사이인 빛을 차단한다.

렌즈 어셈블리(140)는 IR 필터(130) 상에 형성된다.

그리고, IR 필터(130) 및 렌즈 어셈블리(140)는 렌즈 홀더(150) 내에 내장되며, 지지된다.

이미지 센서(120)로 CMOS 센서가 사용되는 경우, CMOS 센서는 적색에 대한 감도가 높아, 이미지가 붉게 구현될 가능성이 크다. 도 2는 이미지 센서의 파장대별 감도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 사람의 눈(human eye)은 700nm 이상의 빛에 대한 감도가 낮지만, 이미지 센서, 특히 CMOS 센서는 600nm 내지 800nm의 빛에 대한 감도가 매우 높음을 알 수 있다.

이에 따라, IR 필터를 이용하여 카메라 모듈 내로 입사되는 근적외선을 차단할 필요가 있다.

여기서, IR 필터는 근적외선을 반사하는 반사형 필터 또는 근적외선을 흡수하는 흡수형 필터일 수 있다.

반사형 필터는 유리 기판 상에 고굴절, 저굴절 물질을 다층으로 쌓아 올린 구조이며, 흡수형 필터는 근적외선을 선택적으로 흡수하는 흡수체가 첨가된 유리 기판이다.

이러한 IR 필터는 유리 기판을 이용하므로, 렌즈 홀더에 접착 시 깨질 우려가 크고, 렌즈 홀더와의 접착력이 낮아 공정이 까다로운 문제가 있다. 이에 따라, IR 필터를 0.3mm 이하의 두께로 줄이는데 한계가 있어, 카메라 모듈의 슬림화 추세에 반하는 문제가 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, IR 필터의 표면 거칠기를 조절하여 카메라 모듈과의 접착력을 향상시키고자 한다.

도 3은 일반적인 IR 필터의 상면도이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 IR 필터의 상면도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 IR 필터의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 일반적인 IR 필터(300)는 전체적으로 동일한 표면 거칠기, 예를 들면 0.5nm 내지 1nm 의 중심선 평균 거칠기(Ra)를 가진다. 따라서, IR 필터(300)의 가장자리를 렌즈 홀더에 접착할 경우, 접착력이 낮다.

도 4 내지 5를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 IR 필터(400)는 소정의 표면 거칠기를 갖는 제1 영역(410), 그리고 제1 영역(410)의 가장자리를 둘러싸며, 제1 영역보다 큰 표면 거칠기를 갖는 제2 영역(420)을 포함한다. 도 6은 제2 영역을 확대한 사진이다.

제2 영역(420)은 렌즈 홀더에 접착되는 영역(도 1의 A 참조)이다. 제2 영역(420)의 표면 거칠기를 크게 하면, 접착 면적이 넓어지고, 접착제의 양이 많아져, 렌즈 홀더와의 접착력을 높일 수 있다.

제2 영역(420)의 폭(W)은 IR 필터의 크기 및 렌즈 홀더의 접착 부위의 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들면, 제2 영역(420)의 폭(W)은 IR 필터(400)의 높이(L1) 또는 너비(L2)의 10 내지 20% 크기로 설정될 수 있다. 예를 들어, IR 필터가 6.3mm*5.8mm인 경우, 제2 영역(420)의 폭은 0.5 내지 1.5mm일 수 있다.

이와 같이, IR 필터의 가장자리에 10 내지 20%의 크기로 설정되는 제2 영역에는 광이 거의 도달하지 않아, IR 필터의 근적외선 차단 성능에 거의 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 근적외선 차단 성능을 유지하며, 렌즈 홀더와의 접착 성능을 향상시킬 수 있는 IR 필터를 얻을 수 있다.

한편, 표면 거칠기는 최대 높이(Rmax), 십점 평균 거칠기(Rz) 및 중심선 평균 거칠기(Ra) 중 적어도 하나로 나타낼 수 있다. 중심선 평균 거칠기는 기준 길이 내의 산과 골의 높이와 길이를 기준선을 중심으로 평균하여 얻어지는 파라미터이다. 중심선 평균 거칠기(Ra)는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

Ra=기준길이 내의 산을 깎아 골을 메워 고르게 한 선/기준 길이

본 발명의 한 실시예에 따르면, 제1 영역의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5nm이상이고 1nm이하이며, 제2 영역의 중심선 평균 거칠기가 2nm이상이고 100nm이하일 수 있다. 제2 영역의 중심선 평균 거칠기가 2nm이상인 경우, 접착 면적이 증가하여 유효한 수준의 접착 성능을 얻을 수 있다. 다만, 제2 영역의 중심선 평균 거칠기가 100nm를 초과하는 경우, 오히려 접착 성능이 낮아질 수 있다.

여기서, 제1 영역의 표면 거칠기는 IR 필터 제작시 자연적으로 형성되고, 제2 영역의 표면 거칠기는 인위적으로 형성될 수 있다. 제2 영역의 표면 거칠기는 식각 또는 코팅 공정에 의하여 형성될 수 있다. 식각 공정은 IR 필터를 화학적으로 처리하여 표면 거칠기를 높이는 방법을 의미한다. 예를 들면, 유리가 플루오린화수소(hydrogen fluoride)에 부식되는 성질을 이용하여 표면 거칠기를 높일 수 있다. 코팅 공정은 IR 필터를 소정 물질로 코팅하여 표면 거칠기를 높이는 방법을 의미한다. 예를 들면, 실크 인쇄 기법에 따라 IR 필터를 코팅할 수 있다.

한편, IR 필터(400)는 흡수형 필터일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 흡수형 필터는 근적외선을 흡수하는 흡수체가 첨가된 유리 기판이며, 흡수체는 P2O5 계열의 물질을 포함할 수 있다.

이와 같이, 흡수형 필터가 근적외선을 원천적으로 흡수하면, 반사형 필터에서 발생하는 플레어(flare), 고스트(ghost) 현상을 줄일 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 카메라 모듈
110: 인쇄회로기판
120: 이미지 센서
130: IR 필터
140: 렌즈 어셈블리
150: 렌즈 홀더
400: IR 필터
410: 제1 영역
420: 제2 영역

Claims

카메라 모듈에 입사되는 광으로부터 근적외선을 차단하는 IR(infrared) 필터에 있어서,
소정의 표면 거칠기를 갖는 제1 영역, 그리고
상기 제1 영역의 가장자리를 둘러싸며, 상기 제1 영역의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 갖는 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5nm이상이고 1nm이하이며,
상기 제2 영역의 중심선 평균 거칠기가 2nm이상이고 100nm이하인 IR 필터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 영역의 폭은 상기 IR 필터의 높이 또는 너비의 10 내지 20%인 IR 필터.
제1항에 있어서,
상기 IR 필터는 근적외선을 흡수하는 흡수체가 첨가된 유리 기판인 IR 필터.
제4항에 있어서,
상기 흡수체는 P₂O₅계 물질을 포함하는 IR 필터.
제4항에 있어서,
상기 유리 기판의 두께가 0.3mm 이하인 IR 필터.
제1항에 있어서,
상기 제2 영역의 표면 거칠기는 코팅 또는 식각을 통하여 형성되는 IR 필터.
인쇄회로기판,
상기 인쇄회로기판 상에 장착되며, 와이어에 의하여 상기 인쇄회로기판과 연결되는 이미지 센서,
상기 이미지 센서 상에 형성되며, 입사되는 광으로부터 근적외선을 차단하는 IR 필터,
상기 IR 필터 상에 형성되는 렌즈 어셈블리, 그리고
상기 IR 필터 및 상기 렌즈 어셈블리를 내장하며, 지지하는 렌즈 홀더
를 포함하고,
상기 IR 필터는 소정의 표면 거칠기를 갖는 제1 영역, 그리고
상기 제1 영역의 가장자리를 둘러싸며, 상기 제1 영역의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 갖는 제2 영역을 포함하며,
상기 제2 영역에 의하여 상기 렌즈 홀더와 접착되고,
상기 제1 영역의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.5nm이상이고 1nm이하이며,
상기 제2 영역의 중심선 평균 거칠기가 2nm이상이고 100nm이하인 카메라 모듈.